CH270087A - Graugusseisen und Verfahren zu seiner Herstellung. - Google Patents

Graugusseisen und Verfahren zu seiner Herstellung.

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CH270087A
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The British Cast I Association
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British Cast Iron Res Ass
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10Making spheroidal graphite cast-iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/04Cast-iron alloys containing spheroidal graphite

Description


      Graugu & eisen    und Verfahren zu seiner Herstellung.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich  auf ein     Graugusseisen,    dessen Eigenschaften  denen des bekannten Gusseisens überlegen  sind, und zwar insbesondere bezüglich der       Gussfehlerfreiheit,    der Zugfestigkeit und der  Widerstandsfähigkeit gegen Stoss, welche Ei  genschaften begleitet sein können von gerin  ger Härte und guter     Bearbeitbarkeit.     



  Das erfindungsgemässe     Graugusseisen    ist  dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens  0,02 Gewichtsprozente     Cerium    enthält, und       class    der freie Kohlenstoff mindestens teilweise  in     Knöllchenform    vorliegt.  



  Das Verfahren zur Herstellung eines der  artigen     Graugusseisens    ist dadurch gekenn  zeichnet, dass einem geschmolzenen Eisen, wel  ches beim Guss ein nicht mehr als 0,5<B>%</B>     Phos-          hhor    enthaltendes     Graugusseisen    liefert, vor  dem Guss eine solche Menge     Cerium    zugefügt  wird,     class    das Gusseisen mindestens     0,021/o          Cerium    enthält, und dass der freie Kohlen  stoff mindestens teilweise in     Knöllehenform     vorliegt.  



  Als Ausgangsmaterial kann man irgendein  Eisen     verwenden,    das beim Erstarren aus dem       Schmelzfluss        Graugusseisen    liefert; dieses       Oraua        isseisen    kann eine Metallgrundlage auf  weisen, die entweder     perlitisch,        ferritisch     oder ein Gemisch von     Ferrit    und     Perlit    ist,  ferner kann sie auch     austenitisch    oder     mar-          tensitisch    sein.

   Der Phosphorgehalt wird       zweckmässigerweise        0,51/o    nicht überschreiten.    Im folgenden sind, wenn nicht anders be  merkt, sämtliche Prozentangaben als Gewichts  prozente aufzufassen, berechnet auf das feste  Gusseisen nach dem Guss.  



  Im     Graugusseisen    ist der freie Kohlenstoff  oder Graphit normalerweise ganz oder zur  Hauptsache in Form von Lamellen zugegen.  Die Wirkung des zugesetzten     Ceriums    besteht  nun darin, dass es den Graphit mindestens  teilweise in Form von     Knöllchen,    das heisst  von Kügelchen, an Stelle von Lamellen, auf  treten lässt, und unsere Versuche haben ge  zeigt, dass in Gegenwart eines geeigneten An  teils an     Cerium    der freie Kohlenstoff wäh  rend der Abkühlung nach dem Erstarren  vorwiegend oder ganz die     Knöllchenform    an  nimmt.  



  Die Gegenwart von Phosphor wirkt dieser       Knöllchenbildung    entgegen, da er, wenn er in       Mengen        von        mehr        als        0,5        %        zugegen        ist,        die     Auflösung einer genügenden Menge     Cerium     im Eisen bei normaler Schmelz- und Giess  temperatur verhindern kann.  



  Der Schwefelgehalt des Ausgangsmaterials  sollte ebenfalls so niedrig als möglich sein, da  der Schwefel sich vorzugsweise mit dem       Cerium    verbindet, so dass von diesem ein  namhafter Teil in Form von     Ceriumsulfid     verlorengeht, das, selbst wenn es im Guss  eisen zurückgehalten wird, für die     Knöllchen-          bildung    unwirksam ist.

   'Wenn also beispiels  weise das Ausgangsmaterial mehr Schwefel  enthält, so muss entsprechend mehr     Cerium         zugesetzt werden, damit das     Graugusseisen     genügend wirksames, das heisst mindestens       0,02%        Cerium        enthält.        Da        nun        Cerium        ein     sehr kostspieliges Material ist, so ist es aus  wirtschaftlichen     und    technischen Gründen  zweckmässig,

   das Ausgangsmaterial vor der       Zusetzung    des     Ceriums    einer     Entschwefelung     nach irgendeiner der bekannten Methoden zu  unterwerfen, damit der     Schwefelgehalt    des       Ausgangsmaterials        0,02        %        nicht        übersteigt.     



  Der Kohlenstoffgehalt des Ausgangsmate  rials kann in weiten Grenzen schwanken. Er  kann z. B. so hoch sein, dass er ein Gusseisen       mit        etwa        2,0        %,        aber        auch        ein        solches        mit          mehr        als        4,

  2        %        Kohlenstoff        liefert.        Gute        Er-          gebnisse    wurden erhalten mit     übereutekti-          schen        Eisen-Kohlenstofflegierungen,    z. B. mit  solchen, die nach dem Guss     einen    Prozent  gehalt an Kohlenstoff aufweisen, der grösser  ist als 4,3 -     -/3    (P     +        Si),       wobei P und     Si    die Prozentgehalte des Guss  eisens an Phosphor     bzw.    Silizium bedeuten.

    Wenn die angewendete Legierung     untereutek-          tisch    ist, wenn also der Prozentgehalt an  Kohlenstoff in der     Legierung    kleiner ist als  die durch die vorstehende Formel angegebene  Zahl, so ist es zweckmässig, dass die     Legie-          rung    Nickel enthält, und zwar in einem     Pro-          zentsatz,        dass        ein        Gusseisen        mit        10        bis        40        %     Nickel entsteht.  



  Das Ausgangsmaterial wird natürlich auch  Silizium enthalten, und zwar wird der     Sili-          ziumgehalt    desselben     zweckmässigerweise    2,3       bis        7,0        %        betragen.        Wir        haben        jedoch        beob-          achtet,    dass für die Zwecke der vorliegenden  Erfindung     ein    Gehalt von weniger als 2,3 0/0       Siliziiun        ausgeglichen    werden kann (siehe un  ten, Beispiel 7)

   durch Anwesenheit von Nickel       imd/oder        Kupfer        in        geeigneten        Mengen        (3        %     Nickel und/oder Kupfer sind in dieser     Hin-          sicht        gleichwertig        mit        1%        Silizium).        Es        kann     aber auch dein geschmolzenen Ausgangsmate  rial ein -     siliziumhaltiges    Material zugefügt  werden,

   und zwar entweder vor oder zweck  mässiger nach dem Zusatz des     Ceriums    (siehe  unten, Beispiel 4).    Das als Ausgangsmaterial verwendete     Ei-          sen        kann        0,5        bis        7,0        %        Mangan        enthalten;     derartige Mengen sind ohne     Einfhzss    auf das  Ergebnis des erfindungsgemässen Verfahrens.  



  Ferner kann das als Ausgangsmaterial ver  wendete Eisen andere Bestandteile enthalten  oder mit solchen versetzt sein, z. B. Chrom bis       zu    4     %,        Molybdän        bis        zu    2     %        und        Vanadium          bis        zu    2     %;

          vorausgesetzt,        dass        diese        Eisen     ihren wesentlichen Charakter beibehalten, das  heisst dass sie     Graugusseisen    liefern, beein  trächtigen auch diese Elemente die Wirkung  der erfindungsgemässen     Verbesserung    nicht.  



  Die Wirkung des     Ceriums    bei der Bildung  der     Knöllchenstruktur    kann noch verstärkt  werden durch Behandlung der Schmelze mit  einem Zusatzstoff vor dem Zusatz des     Ce-          riums,    sie kann aber noch weiter verstärkt  werden, durch Behandlung der Schmelze mit  einem Zusatzstoff nach der Zufügung des       Ceriums.    Solche Zusatzstoffe können solche  sein, die die     Kohlenstoffausseheidung    begün  stigen, wie z.

   B.     Ferrosilizium,        Kalziumsilizid,     Silizium, Aluminium, Graphit oder Silizium  legierungen, die Kalzium, Aluminium, Man  gan,     Titanium    oder     Zirkonium    enthalten. Bei  Gegenwart von     Cerium    hat nämlich der Koh  lenstoff die Tendenz, sich um Kerne herum  in Form von     Knöllchen    aufzubauen; wenn  das mit     Cerium    behandelte Metall noch mit  einem die     Kohlenstoffausscheidung    begünsti  genden Mittel behandelt wird, so scheidet sich  der Graphit meistens vollständig in     Knöll-          chenform    auf den genannten Kernen ab.  



  Das     Cerium    kann in irgendeiner geeig  neten Form zugesetzt werden, entweder als  reines metallisches     Cerium,    als Mischmetall,       Ferrocerium,        Ceriumkarbid    oder als sonstige       Ceriumlegierung.    Wir vermeiden vorzugsweise  die Verwendung von Magnesium enthaltenden       Ceriumlegierungen,    da Magnesium anschei  nend die Lösung des     Ceriums    im Eisen er  schwert.     Gewünsehtenfalls    kann das     Cerium     in Form einer reduzierbaren     Ceriumverbin-          dung    angewendet werden.

   Wie bereits er  wähnt, ist     Ceriumsulfid    für die Zwecke der  Erfindung unwirksam und sollte vermieden  werden.           Wenn        nian    das     Cerium    zum geschmolzenen  Eisen hinzufügt, so treten Verluste am ge  nannten Element ein, die je nach dem Typus  des angewendeten Schmelzofens variieren. Die  Verluste sind am geringsten, wenn das als  Ausgangsmaterial dienende Eisen in einem       finit    Gas oder festem Brennstoff geheizten       Tiegelofen    oder in     einem    elektrisch geheizten  Induktionsofen oder in einem mit flüssigem  Brennstoff geheizten drehbaren Ofen ge  schmolzen wird.

   Grössere Verluste an     Ce-          rium    treten ein in direkt oder indirekt  beheizten elektrischen     Lichtbogenöfen    und  in     Drehrohröfen,    die mit Gas oder mit       pulverförmigem    Brennstoff geheizt werden.  Noch grösser sind die Verluste, wenn     das    Me  tall im     Kupolofen    geschmolzen wird.  



  Die Bemessung der     Ceriummenge,    die dem  Ausgangsmaterial zugesetzt werden soll, ist  wichtig. Wenn     Cerium    allein als Zusatz in  Frage kommt und der     Cergehalt    in den       (.;ussstücken    zu hoch bemessen wird, so bildet  sich     Weissgusseisen.    Für ein     Gussstüek    irgend  einer gegebenen     Querschnittsgrösse    besteht  eine     'Maximalgrenze    betreffend den     Cerium-          zusatz,    die nicht überschritten werden darf,  wenn die Bildung von     Weissgusseisen    vermie  den werden soll.

   Unter   Querschnitts       grösse      ist dabei die Dicke des     Guss-          btückes    an der Stelle des geringsten Quer  sehnittes zu verstehen. In der folgenden Ta  belle 1 sind die ungefähren maximal zuläs  sigen     Ceriunimengen    für     Gussstücke    verschie  dener     Querschnittsgrösse    angegeben, die keine  andern Zusätze enthalten. Natürlich ist die       Erfindun-    nicht     auf        (lussstücke    irgendeiner  besonderen     Querschnittsgrösse    beschränkt.

    
EMI0003.0035     
  
    <I>Tabelle <SEP> I.</I>
<tb>  Querschnittsgrösse <SEP> Maximalgehalt <SEP> an
<tb>  Cerium <SEP> zur <SEP> Vermeidung
<tb>  in <SEP> cm <SEP> von <SEP> Weissgusseisen
<tb>   'eiliger <SEP> als <SEP> 0,63 <SEP> 0,03
<tb>  0,63 <SEP> bis <SEP> 1,1<B>'</B>0,06
<tb>  1,12 <SEP> bis <SEP> 1,6 <SEP> 0,10
<tb>  1,6 <SEP> bis <SEP> 2,2-1 <SEP> 0,16
<tb>  2,24 <SEP> bis <SEP> 2,86 <SEP> 0,20
<tb>  2,86 <SEP> bis <SEP> 3,8 <SEP> 0,25       Für jede     Querschnittsgrösse    beträgt der  zur     Herheifülirung    des gewünschten     Resul-          tates    erforderliche Minimalgehalt an     Cerium     0,02 bis 0,03  !o.

   Die Zufügung von mehr als  diesen Minimalanteil, beispielsweise von bis zu       0,5        %,        kann        jedoch        Sicherheit        dafür        gewäh-          ren,        class    jeder Teil des     Gussstückes    zum we  nigsten den Minimalgehalt an     Cerium    auf  weist. Ausserdem kann, wie unten in Beispiel  2 gezeigt wird, die Zufügung von mehr       Cerium,    innerhalb der angegebenen Grenzen,  die Verbesserung der Eigenschaften noch er  höhen.

      Wenn auf den Zusatz von     Cerium    ein  solcher eines die     Kohlenstoffausscheidung    be  günstigenden Mittels, dessen Teilchen even  tuell als Kerne bei der     Knöllchenbildung    wir  ken können, folgt, so ist eine Beschränkung  des     Cerium-Prozentgehaltes    auf die in Ta  belle I angegebenen Maximalwerte nicht er  forderlich, und der zur Erzielung der besten  mechanischen Eigenschaften erforderliche Be  trag kann ohne Gefahr der Bildung von     Weiss-          01usseisen    zugefügt werden.  



  Die erfindungsgemäss hergestellten     Guss-          eisensorten    können     gewünsehtenfalls    einer       1V        ärmebehandhing    zwecks weiterer     Verbesse-          rung    ihrer mechanischen Eigenschaften unter  worfen werden. Verfahren zur Spannungs  verminderung, zur     Enthärtung    durch Anlas  sen, zur Normalisierung, zur Abschreckung  und. zum Tempern können angewendet wer  den, um speziellen Anforderungen zu genü  gen.

   Diese Verfahren ändern nichts an der       Knöllchenstruktur    des Kohlenstoffes, sondern  beeinflussen nur die metallische     CTrundsuli-          stanz.     



  Der Zusatz des     Cers    zum geschmolzenen  Eisen kann bei jeder Temperatur erfolgen,  die gewöhnlich bei Gusseisen vor dem Guss  angewendet     wird.    Das     Cer    löst sich in befrie  digendem Mass bei allen Temperaturen ober  halb von 1200  C, es ist aber vorteilhaft, hö  here Temperaturen anzuwenden. Im Falle der       Vexnv    endeng von     übereutektischen        Gusseisen-          sorten    sollte das     Cerium    zugesetzt werden,  bevor ein     nennenswerter    Betrag von festem      Graphit aus der Schmelze ausgeschieden  wurde.  



  Die erfindungsgemäss hergestellten     cerhal-          tigen    Gusseisen besitzen verbesserte mecha  nische Eigenschaften, wie z. B. Biegefestig  keit, Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Scher  festigkeit, Schlagfestigkeit, höheren     Elastizi-          tätsmodul    und höhere Ermüdungsfestigkeit  bei allen Temperaturen. Ausserdem zeigt das  Metall ein gewisses Mass von     Duktilität.     



  <I>Beispiele:</I>  <I>1. Einfacher Zusatz von</I>     Cerium.     Ein Roheisen mit einem Gehalt an  
EMI0004.0007     
  
    Gesamtkohlenstoff <SEP> 4,07%
<tb>  Silizium <SEP> 2,60%
<tb>  Mangan <SEP> 0,63%
<tb>  Schwefel <SEP> 0,0141/o
<tb>  Phosphor <SEP> <B>0,0280/0</B>       wurde in einem     Tiegelofen        geschmolzen    und       ziz    Probestäben von vier verschiedenen Grössen  vergossen.  



  Eine zweite Portion des gleichen Roheisens  wurde geschmolzen, mit     Cer    versetzt und zu  einem gleichen Satz von Probestäben -vergos  sen. Die beiden Sätze der Probestäbe zeigten  bei der Analyse  
EMI0004.0012     
  
    Geschmolzenes
<tb>  G <SEP> Geschmolzenes
<tb>  Roheisen <SEP> Roheisen <SEP> mit
<tb>  R
<tb>  Cerzusatz
<tb>  Gesamtkohlenstoff <SEP> 3,851)/o <SEP> 3,83%
<tb>  Silizium <SEP> 2,47% <SEP> 2,471/o
<tb>  Mangan <SEP> 0,5511/o <SEP> <B>0,530/0</B>
<tb>  Schwefel <SEP> 0,015% <SEP> <B>0,0101/0</B>
<tb>  Phosphor <SEP> 0,0241/0 <SEP> 0,0231/o
<tb>  Cerium <SEP> - <SEP> 0,0461/o       und ergaben folgende Prüfresultate:

    
EMI0004.0013     
  
    Durchmesser <SEP> Biegefestigkeit <SEP> Durchbiegung <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Kerbzähigkeit
<tb>  der <SEP> Brinellhärte
<tb>  in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> m/kg
<tb>  Probestäbe
<tb>  in <SEP> cm <SEP> ohne <SEP> Ce <SEP> mit <SEP> Ce <SEP> ohne <SEP> Ce <SEP> mit <SEP> Ce <SEP> ohne <SEP> Ce <SEP> mit <SEP> Ce <SEP> ohne <SEP> Ce <SEP> mit <SEP> Ce <SEP> ohne <SEP> Ce <SEP> mit <SEP> Ce
<tb>  5,3 <SEP> 3338,6 <SEP> 5433,5 <SEP> 0,58 <SEP> 0,63 <SEP> 1464 <SEP> 2913,5 <SEP> 153 <SEP> 164 <SEP> - <SEP>   3,0 <SEP> 3905,6 <SEP> 6898,4 <SEP> 0,73 <SEP> 1,27 <SEP> 2047 <SEP> 3370,2 <SEP> 163 <SEP> 185 <SEP> - <SEP>   2,18 <SEP> 4650,2 <SEP> 7669,9 <SEP> 0,48 <SEP> 0,81 <SEP> 2440,5 <SEP> 3496,4 <SEP> 185 <SEP> 195 <SEP> 1,79 <SEP> 6,2<B>1</B>
<tb>  1,5 <SEP> 5339,2 <SEP> 9828,2 <SEP> 0,40 <SEP> 0,76 <SEP> 2913,

  5 <SEP> 4567 <SEP> 202 <SEP> 231 <SEP> - <SEP> -       Die aus dem nicht mit     Cerium    behandelten  Material gegossenen Stäbe besassen die nor  male     Lamellenstruktur    des Graphits, während  die aus dem mit     Cerium    behandelten Material  gegossenen Stäbe Strukturen mit einem be  trächtlichen Anteil an     knöllchenförmigem     Graphit aufwiesen.    <I>2.</I>     Steigende        Cer-Zusätze.     



  Fünf Probestäbe, je 60 ein lang und  7,5 cm im Durchmesser wurden in     Grünsand-          formen    aus einem Metall gegossen, das vor  dem Schmelzen folgende Zusammensetzung  hatte  
EMI0004.0022     
  
    Gesamtkohlenstoff <SEP> 3,791/o
<tb>  Silizium <SEP> 2,80 <SEP> %
<tb>  Mangan <SEP> 0,53 <SEP> 0/0
<tb>  Phosphor <SEP> <B>0)0280/0</B>
<tb>  Schwefel <SEP> 0,0151/o       In jedem Fall wurde die geeignete Metall  menge in eine Giesspfanne zum Guss abgezapft.  Der erste Stab wurde ohne besondere Behand  lung gegossen, die übrigen dagegen wurden  gegossen nach     zunehmend    grösseren Zusätzen    von     Cer    zu dem in der Giesspfanne befind  lichen geschmolzenen Metall.

   Der     Cergehalt     jedes Stabes wurde durch Analyse bestimmt,  und die Prüfung der mechanischen     Eigen-          sehaften    ergab folgende Resultate:    
EMI0005.0001     
  
    Stab <SEP> Biegefestigkeit <SEP> Durchbiegung <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Cergehalt
<tb>  N <SEP> r. <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> Brinellhärte <SEP> in <SEP> 0@0
<tb>  1 <SEP> 21.41,8 <SEP> 0,53 <SEP> 1054,9 <SEP> 98 <SEP> 0
<tb>  2 <SEP> 5983 <SEP> 0,53 <SEP> 2819,<B>2</B> <SEP> 167 <SEP> 0,040
<tb>  :

  l <SEP> 7223,5 <SEP> 0,88 <SEP> 3527,8 <SEP> 176 <SEP> 0,053
<tb>  4 <SEP> 7.196,8 <SEP> 0,86 <SEP> 3780 <SEP> 181. <SEP> 0,072
<tb>  8001,4 <SEP> 1,06 <SEP> 4142,1 <SEP> 179 <SEP> 0,101            1)er        Versuelisstab    Nr. l     zeigte    die normale       ,iIoüe        Lamelleiistruktur    des Graphits. Beim       Stab    Nr. 2 war ein Teil des Graphits in     Knöll-          ehenstruktur    vorhanden.

   Mit zunehmendem       Ceriumgehalt    in der Reihe der Stäbe     Nr.3,     4 und 5 nahm auch der Gehalt an     knöllchen-          förniiaein    Graphit zu, bis im Stab     Nr.5    der    Graphit nahezu vollständig in     Knöllchenform          vorhanden    war.  



  <I>3.</I>     Behandlung        vor   <I>dem Zusatz von</I>     Cerium.     Drei Probestäbe mit einem Durchmesser       von.    7,5 ein wurden aus einem Metall gegos  sen, das vor dem Schmelzen enthielt:  
EMI0005.0021     
  
    Gesamtkohlenstoff <SEP> 3,631/o
<tb>  Silizium <SEP> 2,651)/o
<tb>  Mangan <SEP> 0,48%
<tb>  Schwefel <SEP> 0,030%
<tb>  Phosphor <SEP> 0,0301/o       Drei Proben des in Giesspfannen enthal  tenen     Metalles    wurden mit der gleichen     Cer-          menge    in jedem Falle behandelt.

   Dem in       der    ersten Pfanne enthaltenen Metall wurde  sonst nichts zugesetzt und daraus der Stab       Nr.1    gegossen. Für den Stab Nr. 2 aus der  zweiten Giesspfanne wurden dem Metall vor  dein Zusatz des     Ceriums    0,2 Gewichtsteile Alu-         ininium    auf je 100 Teile Metall zugesetzt. Für  den Stab Nr. 3 aus der dritten Giesspfanne  wurden dem Metall vor dem Zusatz des     Ce-          riums    0,4 Gewichtsteile     Kalziumsilizid    auf je  <B>100</B> Teile Metall zugesetzt.  



  Die Ergebnisse der     Cerbestimmung    und  der Prüfung der mechanischen Eigenschaften  der drei Stäbe waren folgende:  
EMI0005.0033     
  
    Stab <SEP> Biegefestigkeit <SEP> Durchbiegung <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Cergehalt
<tb>  Nr. <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> Brinellhärte <SEP> in
<tb>  1 <SEP> 5827 <SEP> 0,88 <SEP> 3071 <SEP> 166 <SEP> 0,044
<tb>  2 <SEP> 7354,9 <SEP> 1,4 <SEP> 4157,8 <SEP> 170 <SEP> 0,051
<tb>  3 <SEP> 8159,4 <SEP> 1,62 <SEP> 4252 <SEP> 173 <SEP> 0,061       Der Versuchsstab Nr. 1 enthielt     knöllehen-          fürinigen    Graphit zusammen mit     lamellen-          förmigein.    Der Stab Nr.

   2 enthielt mehr     knöll-          chenförmigen    Graphit, und noch mehr solcher       knöllehenförmiger    Graphit war im Stab Nr. 3  enthalten.  



       E.        Behandlung   <I>nach dem</I>     Cerzusatz.     



       1)er    Inhalt von zwei Giesspfannen, wobei  der von     Nr.1    mit     Cerium    allein behandelt  wurde, während der von Nr. 2 zuerst mit       C,eriuni    und dann durch einen Zusatz von         Ferrosilizium,    das Mangan und     Zirkon    ent  hielt, behandelt wurde, zeigte folgendes Ana  l     vsenergebnis     
EMI0005.0051     
  
    Nr. <SEP> 1 <SEP> Nr.

   <SEP> 2
<tb>  Gesamtkohlenstoff <SEP> 3,77% <SEP> 3,62%
<tb>  Silizium <SEP> 2,65% <SEP> 2,761)/o
<tb>  Mangan <SEP> 0,49% <SEP> 0,52%
<tb>  Schwefel <SEP> <B>0,0091/0</B> <SEP> 0,007%
<tb>  Phosphor <SEP> 0,030% <SEP> <B>0,0321/o</B>
<tb>  Cerium <SEP> 0,0551/o <SEP> 0,0381/o
<tb>  Zirkonium <SEP> - <SEP> 0,006%         Mit Probestäben von 3 cm Durchmesser wurden folgende mechanische Eigenschaften  festgestellt  
EMI0006.0001     
  
    Stab <SEP> Biegefestigkeit <SEP> Durchbiegung <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Kerbzähigkeit
<tb>  Nr.

   <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> Brinellhärte <SEP> in <SEP> m/kg
<tb>  1 <SEP> 6930 <SEP> 1,22 <SEP> 3716,8 <SEP> 190 <SEP> 4,83
<tb>  2 <SEP> 8709,9 <SEP> 2,28 <SEP> 4834,9 <SEP> 209 <SEP> 11,316       Der Probestab     Nr.1    enthielt     knöllchen-          förmigen    Graphit zusammen mit einer gerin  gen Menge von     lamellenförmigem    Graphit.  Der Stab     Nr.2    wies vollständig     knöllchen-          förmige        Graphitstruktur    auf.  



  <I>5.</I>     Austenitisehes   <I>Eisen.</I>  



       Ein    Nickel     und    Kupfer enthaltendes     au-          stenitisehes    Eisen der Zusammensetzung  
EMI0006.0015     
  
    Kohlenstoff <SEP> 2,661/o
<tb>  gebunden <SEP> 0,58%
<tb>  graphitisch <SEP> 2,081/o
<tb>  Silizium <SEP> 2,56%
<tb>  Mangan <SEP> 1,16 <SEP> 0/0
<tb>  Schwefel <SEP> 0,0510/0     
EMI0006.0016     
  
    Phosphor <SEP> 0,067(1/o
<tb>  Nickel <SEP> 15,371/o
<tb>  Kupfer <SEP> 6,471/o
<tb>  Chrom <SEP> 0,83%       wurde in einem drehbaren, mit flüssigem  Brennstoff geheizten Ofen geschmolzen.  Probestäbe wurden mit und ohne Zusatz von       Cermischmetall    gegossen.

   Die mit     Cerium    be  handelten Stäbe zeigten bei der Analyse einen       Ceriumgehalt    von     0,0251/o          Schwefelgehalt        von        0,013        %.     



  Die Probestäbe ergaben bei der mechanischen  Prüfung folgende Resultate  
EMI0006.0025     
  
    Durchmesser <SEP> Biegefestigkeit <SEP> Durchbiegung <SEP> Zugfestigkeit
<tb>  des <SEP> Stabes <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> cm <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> Brinellhärte
<tb>  in <SEP> cm <SEP> ohne <SEP> Cer <SEP> mit <SEP> Cer <SEP> ohne <SEP> Cer <SEP> mit <SEP> Cer <SEP> ohne <SEP> Cer <SEP> mit <SEP> Cer <SEP> ohne <SEP> Cer <SEP> mit <SEP> Cer
<tb>  4,0 <SEP> 3023,6 <SEP> 6425,6 <SEP> 1,01 <SEP> 2,0 <SEP> 1086,7 <SEP> 2787,6 <SEP> 112 <SEP> 156
<tb>  3,0 <SEP> 3260 <SEP> 6394 <SEP> 1,4 <SEP> 2,6 <SEP> 1228,5 <SEP> 2929,2 <SEP> 111 <SEP> 160
<tb>  2,08 <SEP> 3606 <SEP> 6504,4 <SEP> 1,27 <SEP> 2,3 <SEP> 1575,7 <SEP> 3401,8 <SEP> 115 <SEP> 154
<tb>  1,5 <SEP> 3417 <SEP> 7024 <SEP> 0,5 <SEP> 1,26 <SEP> 1545,4 <SEP> 2866,

  2 <SEP> 124 <SEP> 172       Die nicht mit     Cerium    behandelten Stäbe  besassen die normale     Graphitstruktur    in La  mellenform, während die mit     Ceriiun    behan  delten Stäbe vollständig     knöllchenförmige          Graphitstruktur    aufwiesen.  



  <I>6.</I>     Austenitisches   <I>Eisen.</I>       Wechselnde    Mengen von     Cerium    wurden  einem     austenitischen    Eisen zugesetzt, das in  einem indirekt geheizten elektrischen Licht  bogenofen geschmolzen war.

   Das ursprüng  lich angewendete Eisen enthielt:  
EMI0006.0035     
  
    Gesamtkohlenstoff <SEP> 2,92%
<tb>  Silizium <SEP> 2,51%     
EMI0006.0036     
  
    Mangan <SEP> 0,51%
<tb>  Schwefel <SEP> 0,020%
<tb>  Phosphor <SEP> 0,040%
<tb>  Nickel <SEP> 12,791/o
<tb>  Kupfer <SEP> 6,61%       Fünf Probestäbe zeigten folgende Ergebnisse  
EMI0006.0037     
  
    Stab <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Cergehalt
<tb>  Nr. <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in
<tb>  1 <SEP> 1291,5
<tb>  2 <SEP> 1338,7 <SEP> 0,009
<tb>  3 <SEP> 2567,1 <SEP> 0,031
<tb>  4 <SEP> 3543,5 <SEP> 0,046
<tb>  5 <SEP> 4095 <SEP> 0,058         Der Probestab Nr.

   1 aus nicht     behandel-          iem    Metall zeigte die normale     Lamellenstruk-          tur    des     (rraphits.    Probestab     Nr.2,    der eine       urigenügende        Ceriummenge    enthielt, zeigte  eine ähnliche Struktur.

   Der Probestab     Nr.3     enthielt zahlreiche     Gra.phitknöllehen.    Im       Probestab        Nr.4    war die Zahl der Graphit  knöllchen noch grösser, während im Stab       1r.5    der gesamte     Crraphit    in     Knöllchenform     vorlag.  



  <I>i. Legiertes Eisen.</I>  



  Dieses Beispiel     zeigt    die Wirkung des     Cer-          zusatzes    zu einer Eisenlegierung mit gerin  gem     Siliziumgehalt,    wobei der Mangel an    Silizium durch geeigneten     Zusatz    von Nickel  ausgeglichen wurde.  



  Die Analyse ergab  
EMI0007.0021     
  
    Gesamtkohlenstoff <SEP> 3,831/o
<tb>  Silizium <SEP> 1,601/o
<tb>  Mangan <SEP> 0,48%
<tb>  Schwefel <SEP> 0,0120/0
<tb>  Phosphor <SEP> 0,026%
<tb>  Nickel <SEP> <B>2,581/0</B>            Probestäbe,    die mit und ohne     Cerzusatz          (der        gemäss        Analyse        0,046        %        betrug)        herge-          stellt    wurden, ergaben folgende Resultate:

    
EMI0007.0032     
  
    Durchmesser <SEP> Biegefestigkeit <SEP> Zugfestigkeit
<tb>  der <SEP> Stäbe <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> in <SEP> kg/cm2 <SEP> Brinellhärte
<tb>  in <SEP> cm <SEP> ohne <SEP> Cer <SEP> mit <SEP> Cer <SEP> ohne <SEP> Cer <SEP> mit <SEP> Cer <SEP> ohne <SEP> Cer <SEP> mit <SEP> Cer
<tb>  4,0 <SEP> 4441,4 <SEP> 6740,6 <SEP> <B>1</B>763,6 <SEP> .1126,4 <SEP> 191 <SEP> 255
<tb>  3,0 <SEP> 4362,6 <SEP> 7685,6 <SEP> 2126 <SEP> 5046 <SEP> 209 <SEP> 272
<tb>  2,18 <SEP> 4913,6 <SEP> 8725,3 <SEP> 2265,8 <SEP> 5496,3 <SEP> 207 <SEP> 278       Die Probestäbe aus unbehandeltem Metall  zeigten die normale     Laniellenstruktur,    wäh  rend in den     Stäben    mit     Ceriumzusatz    der ge  samte Graphit in     Knöllchenstruktur    vorlag.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I: (sraugusseisen, dadurch gekennzeichnet, < lall es mindestens 0,02 Gewichtsprozente Ceriunm enthält, und da.ss der freie Kohlen stoff mindestens teilweise in Knöllchenform vorliegt. UNTERANSPRÜCHE:
    1. Gra.rigusseisen nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es bezüglich des Kohlenstoffgehaltes übereutektisch ist und nicht mehr als 0,5 % Phosphor enthält. 2.
    Graugusseisen nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es nicht mehr als 0,02 % Schwefel und nicht mehr als 0,5 % Phosphor enthält, dass sein Kohlenstoffgehalt geringer ist als EMI0007.0063 wobei P und 8i die Prozentanteile an Phos phor und Silizium im Gusseisen bedeuten,
    und dass es 10 bis 40 % Nickel enthält. 3. Graugusseisen nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass es 2,3 bis 7 % Silizium, enthält. 4.
    Graugusseisen nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, da.ss es weniger als 2,3 % Silizium enthält und einen Kupfer- gelialt in einem Prozentsatz aufweist, der min destens das Dreifache der Differenz des Sili- ziumgehaltes gegenüber 2,3% Silizium beträgt. 5.
    Graugusseisen nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es weniger als 2,3 % Silizium enthält und einen Nickelgehalt in einem Prozentsatz aufweist, der mindestens das Dreifache der Differenz des Silizium- gehaltes gegenüber 2,3 % Silizium beträgt. 6.
    Graugusseisen nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es weniger als 2,3 % Silizium enthält und einen Gehalt an Nickel und Kupfer aufweist, der mindestens (las Dreifache der Differenz des Siliziumgehal- tes gegenüber 2,
    3 % Silizium beträgt. PATENTANSPRUCH II: Verfahren zur Herstellung eines Grauguss- eisens nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass einem geschmolzenen Eisen, das beim Guss ein nicht mehr als 0,5 Ge wichtsprozent Phosphor enthaltendes Grau gusseisen liefert, vor dem Guss eine solche Menge Cerium zugesetzt wird, dass das Guss- eisen mindestens 0,
    02 % Cerium enthält, und dass der freie Kohlenstoff mindestens teilweise in Knöllchenform vorliegt. UNTERANSPRÜCHE: 7. Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Eisen nicht mehr als 0,02 1/o Schwefel enthält. B. Verfahren nach Patentanspruch II, dar, durch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Eisen ein bezüglich des Kohlenstoffgehaltes übereutektisches Gusseisen liefert. 9.
    Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass eine geschmolzene, nickelhaltige Eisenlegierung verwendet wird, die ein bezüglich des Kohlenstoffgehaltes un- tereutektisches Gusseisen liefert, welches 10 bis 40 % Nickel enthält. 10.
    Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Eisen ein Gusseisen mit einem Siliziumgehalt von 2,3 bis 7 % Silizium liefert. 11.
    Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass ein Silizium und Kupfer enthaltendes geschmolzenes Eisen ver wendet wird, welches Silizium und Kupfer in solcher Menge enthält, dass der prozen tuale Gehalt des Gusseisens an Silizium + ein Drittel des Prozentgehaltes an Kupfer min- destens 2,3 % ausmacht. 12.
    Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass ein Silizium und Nickel enthaltendes geschmolzenes Eisen ver wendet wird, welches Silizium und Nickel in solcher Menge enthält, dass der prozentuale Gehalt des Gusseisens an Silizium + ein Drit tel des Prozentgehaltes an Nickel minde- stens 2,3 % ausmacht. 13.
    Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet,-dass ein Silizium, Kup- fer und Nickel enthaltendes geschmolzenes Eisen verwendet wird, welches Silizium, Kupfer und Nickel in solcher Menge enthält, dass der prozentuale Gehalt des Gusseisens an Silizium + ein Drittel des totalen Prozent gehaltes an Kupfer und Nickel mindestens 2,3 % ausmacht. 14.
    Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, däss man dem geschmol zenen Eisen vor dem Guss, aber nach dem Zusatz des Ceriums einen die Kohlenstoff ausscheidung begünstigenden Stoff zusetzt. 15. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 14. dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem Guss, aber nach dem Zusatz des Ceriums Perrosilizium zusetzt. 16.
    Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem Guss, aber nach dem Zusatz des Ceriums Kal- ziiunsilizid zusetzt. 17. Verfahren nach Patentanspruch II und t?nteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem Guss, aber nach dem Zusatz des Ceriums Si lizium zusetzt. 18.
    Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, cla.ss man dem geschmolzenen Eisen vor dem (iuss, aber nach dem Zusatz des Ceriums Gra phit zusetzt. 19. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem Guss, aber nach dem Zusatz des Ceriums eine Kalzium enthaltende Siliziumlegierungzusetzt. 20.
    Verfahren nach Patentanspruch II und I*'nteransprueh 14, dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem Guss, aber nach dem Zusatz des Ceriums eine aluminiumhaltige Siliziumlegierung zusetzt. 21. Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem Guss, aber nach dem Zusatz des Ceriums eine manganhaltige Siliziumlegierung zusetzt. 22.
    Verfahren nach Patentanspruch TI und Untera.nsprueli 14, dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem CTuss, aber nach dem Zusatz des Ceriums eine titanhaltige Siliziutnlegierung zusetzt. 23.
    Verfahren nach Patentanspruch II und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man dem geschmolzenen Eisen vor dem Cuss, aber nach dem Zusatz des Ceriums eine zirkoniumhaltige Siliziumlegierung zusetzt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE969312C (de) * 1953-07-25 1958-05-22 Dr Phil Franz Roll Verfahren zur Herstellung eines Gusseisens, in dem der Graphit ausschliesslich als Kugelgraphit vorliegt

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE969312C (de) * 1953-07-25 1958-05-22 Dr Phil Franz Roll Verfahren zur Herstellung eines Gusseisens, in dem der Graphit ausschliesslich als Kugelgraphit vorliegt

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